(1)、技术原理
氢氧化菌(Hydrogen-oxidizing bacteria, HOB)以H₂为能源、CO₂/CO等为碳源(自养)或有机碳源(异养),通过三羧酸循环、CBB循环合成蛋白。

图1氢氧化菌原理图
(2)、技术创新性
Ÿ 筛选多底物利用菌株,突破单一碳源限制,适配多场景。
Ÿ 自主设计专用反应器,解决气液传质难题,提升效率。
Ÿ 实现高密度连续培养,蛋白含量超70%,必需氨基酸占比超40%。
Ÿ 生长速度快,生产效率远高于其他单细胞蛋白菌种。
Ÿ 培养条件温和,抗污染强,具备工业化放大基础。
Ÿ 固碳效益显著,每产1吨蛋白可固定1.5吨CO₂,助力碳中和。

图2 HOB的种质筛选
图3 HOB培养工艺开发
(3)、应用场景
①饲料应用:富含多种氨基酸,SCP质量超过豆粕,接近鱼粉,饲料中15%的单细胞蛋白替代率显著提高了海参的生长性能。

图4 HOB蛋白质量评价

图5 饲料中15%的HOB蛋白替代率显著提高了海参的生长性能
②废弃物资源化:利用沼液等进行异养培养,构建循环经济。
Ÿ HOB对小分子有机酸均表现出了良好的耐受性和利用能力,同时也可耐受不超过8000mg/L的氨氮浓度。
Ÿ 在模拟沼液净化实验中可在30h内实现100%的COD去除和35%的氨氮去除,生物质浓度可达1.4g/L。

图6 利用沼液培养单细胞蛋白
③ 工业尾气消纳:处理钢铁等行业富碳尾气,实现固碳与资源化。
HOB还可以直接以CO为能源和碳源生产生物质,并且蛋白质含量可达60%,因此利用CO尾气进行单细胞蛋白生产是替代H2生产单细胞蛋白的有效途径。

图7 利用工业尾气生产单细胞蛋白

图8 利用生物质气化生产单细胞蛋白